Energia Nuclear

Cockroft e Walton dividiram átomos de Li-7 ao bombardeá-los com prótons em 1932. Esse trabalho forneceu prova experimental da equivalência entre massa e energia (E=mc²), pela qual receberam o Prêmio Nobel, e demonstrou a liberação de ‘energia nuclear’ (cerca de 8 MeV - megaelétron-volt). Mais tarde, Meitner, Hahn e Strassman bombardearam urânio com nêutrons para causar a fissão de um núcleo de urânio, liberando 200 MeV de energia e 2-3 nêutrons para permitir uma reação nuclear em cadeia, concebida originalmente em 1933 por Leo Szilard.

Algumas fontes dizem que a densidade energética do urânio é milhões de vezes maior que a do carvão mineral. Embora seja verdade, isso engana, já que só uma parte dessa energia pode ser gerada de forma útil em um reator.

• U-235 = 3.900.000 MJ/kg
• Carvão mineral = 24 MJ/kg
• Petróleo bruto = 44 MJ/kg

Depois de construídas, as usinas nucleares podem fornecer energia contínua, confiável, fácil de integrar e ‘despachável’, evitando os custos e as complexidades de conexão à rede elétrica, distribuição e armazenamento atualmente associados à energia eólica e solar em escala de rede elétrica, fatores muitas vezes deixados de fora das análises de custo-benefício. Porém, a energia nuclear é uma fonte de energia de ‘carga base’ que não ‘acompanha a carga’, ou seja, não consegue aumentar ou reduzir rapidamente a produção em resposta a excedentes de energia ou picos de demanda. Por isso, enfrenta os mesmos desafios das fontes tradicionais de energia de carga base ^A. Para resolver esse problema, reatores avançados usam reservatórios de calor de sal fundido para armazenar energia excedente, e redes de reatores nucleares como as da França podem responder bem com ajustes relativamente pequenos e complementares na produção.

(Comentário do Prof. Ian Farnan, 2024)

Estimativas de custo e desempenho para novas tecnologias de geração de energia elétrica em escala de concessionária. (2019 - apenas EUA) ^B

Estimativas de custo básico:

• Nuclear avançada: US$ 6.041/kW
• Usina hidrelétrica de 100 MW: US$ 5.316/kW
• Eólica offshore: US$ 4.375/kW
• Biomassa: US$ 4.097/kW
• Carvão mineral ultrassupercrítico (sem captura de CO₂): US$ 3.676/kW
• Usina geotérmica: US$ 2.521/kW
• Eólica onshore, pequena: US$ 1.677/kW
• Eólica onshore, grande: US$ 1.265/kW
• Solar fotovoltaica: US$ 1.313/kW
• Gás (ciclo combinado - eixo único): US$ 1.084/kW
• Gás (ciclo combinado - múltiplos eixos): US$ 958/kW
• Gás (turbina a combustão - aeroderivada): US$ 1.175/kW
• Gás (turbina a combustão - estrutura industrial): US$ 713/kW

“Novas unidades nucleares indicam atualmente que os custos totais serão de US$ 5.500/kW a US$ 8.100/kW ou entre US$ 6 bilhões e US$ 9 bilhões para cada usina de 1.100 MW.” (2008) ^C

“Em 2007, a Moody’s estimou o “preço total” de um novo reator nuclear de 1.000 MW nos EUA entre US$ 5-6 bilhões cada.” ^D

(Veja o Conteúdo Extra sobre o futuro da economia nuclear)

O gráfico em destaque é uma síntese do que foi publicado no relatório LCOE+ da Lazard de junho de 2025 e mostra os valores médios não subsidiados de LCOE dos estudos anuais de LCOE. Ele se refere principalmente ao cenário energético da América do Norte, mas reflete tendências mais amplas/globais de custos. Trajetórias do LCOE de escala comercial com médias globais para outras tecnologias renováveis podem ser encontradas na fonte ^E.

O número exato de mortes prematuras atribuídas ao uso de combustíveis fósseis varia bastante entre as fontes, e todas são estimativas, pois é difícil fazer uma atribuição exata, então não foi possível fornecer um número preciso.

• [66] Estabelece a mortalidade excessiva anual em 2015 como resultado dos impactos na saúde da poluição do ar gerada pela queima de combustíveis fósseis. Apresenta um valor de 3,61 milhões de mortes no mundo, com a China registrando o maior número de mortes, de 1,5 milhão só no país.
• [67] Estima 10,2 milhões de mortes prematuras em 2012 como resultado da exposição a PM2,5 (material particulado no ar emitido pela queima de combustíveis fósseis), 3,9 milhões na China e 2,5 milhões na Índia.
• [68] Estima 8,34 milhões de mortes em excesso em 2019 como resultado da poluição por partículas finas e ozônio, sendo a maioria (52%) causada por doenças cardiometabólicas em resposta direta a essa poluição.
• [69] Modela uma taxa global anual total de mortalidade excessiva de 8,79 milhões por ano como resultado da poluição do ar (exposição ao ozônio e a partículas finas), com uma redução média de expectativa de vida de 26,5 anos por indivíduo afetado, além de uma perda média global de expectativa de vida de 2,9 anos, devido a complicações negativas para a saúde. O modelo envolveu um modelo de química atmosférica-circulação geral e um modelo global de mortalidade por exposição, rodando por períodos de 20 e 30 anos de acordo com as recomendações do IPCC.
• [70] Usa métodos semelhantes aos de [69], mas para o ano de 2015, estimando uma mortalidade excessiva global de 8,8 milhões por ano por toda a poluição do ar ambiente, incluindo emissões antropogênicas de combustíveis fósseis e poluição natural do ar (de incêndios florestais, possivelmente um resultado indireto das emissões de combustíveis fósseis, que estão se tornando mais intensos/frequentes com o aumento do aquecimento global). Também estima uma redução média global da expectativa de vida de 2,9 anos, dos quais 1,7 anos vêm de todas as emissões antropogênicas e 1,1 anos vêm somente das emissões de combustíveis fósseis. Para comparar, o tabaco mata 7,2 milhões por ano, com uma perda de expectativa de vida de 2,2 anos.
• [71] Resume o argumento de substituir combustíveis fósseis por energia nuclear e a consequente queda na taxa de mortalidade, afirmando uma prevenção de 1,8 milhão de mortes líquidas entre 1971-2009, uma média de 76.000 por ano, variando de 19.000-300.000. Também esclarece que a energia nuclear é responsável por 99,9% menos mortes do que o carvão marrom, 99,8% menos do que o carvão mineral, 99,7% menos do que o petróleo e 97,6% menos do que o gás.

O número exato de mortes prematuras causadas pela energia nuclear e incidentes relacionados é quase impossível de calcular com exatidão devido aos impactos de longo prazo da radiação nuclear, ao nível de risco envolvido e à qualidade dos relatórios sobre incidentes.

• [72] Uma lista de mortes diretas na manutenção de usinas nucleares. Todas são mortes não civis, totalizando 50.
• [73] Foram registrados 30 incidentes no mundo desde o início da energia nuclear, sendo os mais graves e importantes Chernobyl (1986), Fukushima Daiichi (2011) e Three Mile Island (1979).
• [74] O incidente de Chernobyl representa o impacto mais grave dos incidentes nucleares. 30 pessoas morreram logo após o acidente. No entanto, o número exato de mortes por problemas associados ainda é debatido, com algumas estimativas do início dos anos 2000 projetando um máximo de 16.000-60.000 mortes até 2065 por risco de câncer. A OMS publicou um relatório em 2005 dizendo que o máximo seria mais perto de 4.000, com base na exposição, e em 2018 a UNSCEAR publicou um relatório de acompanhamento com as mesmas conclusões de suas descobertas de 2008, de que a exposição do público em geral foi muito baixa.
• [75] Serviu de base para o relatório da OMS mencionado antes, publicado pouco depois do incidente, que estimou um número de mortes projetado mais perto de 9.000. No entanto, apenas Belarus, a Federação Russa e a Ucrânia foram incluídos no estudo.
• [76] Um relatório atualizado após [75] do mesmo autor, agora incluindo o resto da Europa e publicado depois do relatório da OMS, projetou 14.000 mortes por vários tipos de câncer.
• [77] Explica a variação nos números de mortes e destaca as diferenças, criticando a falta de contexto da OMS.
• [78] Um relatório mais recente que reduz o número de mortes em toda a Europa de sua estimativa anterior de 60.000 para 40.000, além de destacar a grande margem de incerteza, em relação a [76].
• [79] No contexto do segundo desastre nuclear mais grave - Fukushima - [79] informa um total de 0 mortes ligadas ao acidente nuclear em si, assim como 0 por doença causada por radiação, mas registra 2.313 mortes como ‘mortes relacionadas ao desastre’ devido à evacuação, quando 100.000 pessoas foram evacuadas para sua segurança. Esse número não inclui mortes causadas pelo terremoto ou tsunami.
• [80] O relatório oficial de 2012 registra 0 mortes por radiação (Fukushima). No entanto, indica 573 mortes devido ao estresse da evacuação.
• [81] Este estudo projeta uma estimativa máxima de 1.000 mortes por radiação, embora esse número seja contestado pela falta de dados de longo prazo e estimativas de exposição (Fukushima).

Como destacado, quase todas as mortes civis causadas pela energia nuclear resultam de dois incidentes, com números totais de mortes projetados para o futuro, enquanto a poluição do ar ligada aos combustíveis fósseis afeta todas as regiões do mundo sem parar. Portanto, apesar das grandes incertezas ao calcular mortes atribuídas aos combustíveis fósseis e à energia nuclear, devido a estimativas, à atribuição de mortes e doenças e à falta de dados de alta qualidade, as mortes atribuídas à queima de combustíveis fósseis superam muito as atribuídas a incidentes de energia nuclear, com milhões de mortes em excesso por ano causadas pelos combustíveis fósseis, comparadas a um total projetado de ~60.000 (estimativa mais alta) desde a década de 1950 para toda a energia nuclear.

Os gráficos em destaque mostram o custo médio global projetado da geração de eletricidade usando fontes de energia renovável eólica terrestre e solar fotovoltaica de grande escala (LCOE em US$/MWh), e o custo projetado do armazenamento de energia em baterias estacionárias de íons de lítio de 4-h (BESS) (CAPEX em US$/kWh-capacidade de armazenamento instalado), de 2020 a 2050. Estes dados foram coletados de [128] que apresenta uma avaliação global das projeções de custo médio. Para cada tecnologia e métrica de custo (LCOE e CAPEX), o estudo reuniu projeções de custo médio de vários estudos regionais e globais. Entre esses estudos, as estimativas anuais projetadas foram apresentadas em várias resoluções temporais, horizontes (por exemplo, anualmente ou a cada 5 anos, até 2030, 2040 ou 2050) e níveis de consistência. A média geral das projeções disponíveis foi calculada para criar uma trajetória representativa única para cada tecnologia nos gráficos em destaque.

Devido às inconsistências nas projeções anuais, o padrão médio às vezes ficou distorcido em certos intervalos, onde variava o tamanho da amostra de estimativas usadas. Ainda assim, as resoluções, os intervalos e as lacunas resultantes nos dados foram consistentes na maioria dos conjuntos de dados. Por isso, foi aplicada uma interpolação linear simples a todos os dados para gerar valores anuais entre a primeira e a última estimativa informada por cada estudo, com base nas estimativas disponíveis. As projeções não foram extrapoladas além do intervalo individual de nenhum estudo; por isso, foram excluídas as fontes sem estimativas até 2050 ou que começaram depois de cerca de 2020.

A amostra final reuniu 11 conjuntos de dados interpolados para solar fotovoltaica, 9 para eólica e 9 para baterias. O custo anual médio projetado foi calculado a partir dessas fontes e traçado como mostrado. O LCOE da eólica/solar é mostrado em US$/MWh de eletricidade gerada, enquanto o CAPEX das baterias é mostrado em US$/kWh-capacidade como a métrica padrão de custo do armazenamento. O Custo Nivelado de Eletricidade (LCOE) representa os custos totais do sistema de geração de eletricidade, calculados como média ao longo do tempo, incluindo todos os custos de capital, operação e manutenção. As baterias não geram eletricidade por si só, e um Custo Nivelado de Armazenamento (LCOS) equivalente não foi fornecido por [128]. Em vez disso, o estudo forneceu o CAPEX, que representa o investimento inicial. Embora não sejam diretamente comparáveis ao LCOE ponderado pela geração ao longo da vida útil, as projeções de custo de CAPEX em nível de sistema modeladas por [128] para BESS de íons de lítio de 4-h totalmente instalados abrangem limites de sistema amplos e completos, incluindo módulos de bateria e todos os custos do restante do sistema, o que serve na prática como a melhor métrica mais comparável, evitando conversões de dados, suposições adicionais e ir além do escopo do trabalho de [128].

Cada uma dessas projeções representa uma média de vários estudos e, portanto, mostra um claro consenso sobre as trajetórias de custo de cada uma dessas tecnologias. Porém, vale notar que [128] sugere que essas projeções podem ser excessivamente “pessimistas”. Eles comparam esses dados com dados históricos do mercado global, reunidos de várias fontes empíricas, para destacar claras superestimativas dos custos projetados e claras subestimativas da velocidade de queda dos custos nos últimos anos. Do início da maioria das projeções até o presente (~2020-2024), os valores médios projetados em geral são maiores que os valores históricos para solar fotovoltaica de grande escala, eólica terrestre e BESS de íons de lítio. A solar mostra alguma conformidade com os valores projetados, mas os custos previstos para a eólica terrestre e as baterias são muito mais altos que os relatados. Todos caíram mais rápido do que o esperado. Se essas tendências que desafiam as previsões continuarem, os custos reais futuros dessas tecnologias podem ser ainda menores do que indicam as previsões de hoje, reforçando as expectativas de que os custos das energias renováveis e do armazenamento de energia estão caindo rápido e continuarão caindo até 2050.